CONTROL DE NIVEL EN SISTEMA NO INTERACTUANTE

UNIVERSIDAD DE CARTAGENA[pic 1][pic 2]

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA

LABORATORIO DE CONTROL DE PROCESOS

INFORME: CONTROL DE NIVEL EN SISTEMA NO INTERACTUANTE

Moreno Maria Carolina1, Ospina Daniela1, Castellar Juan1, Diaz Daniel1, PhD. Álvaro Realpe2.

1Estudiante de IX Semestre de Ingeniería Química, 2Docente de la Universidad de Cartagena.

RESUMEN

El presente trabajo tiene como fin mostrar los resultados de un análisis en el sistema de control de nivel en modo no interactuante por el método de sustitución directa realizado en el laboratorio de Control de Procesos. El objetivo de la siguiente practica de laboratorio fue afinar los parámetros de un controlador P, PI y PID utilizando el método de lazo cerrado (ganancia ultima y periodo ultimo), luego de afinar los parámetros de cada uno de los contralores se controló el nivel bajo ciertas condiciones, variando los disturbios y el tiempo, con el fin de comparar  la respuesta de control de nivel de los diferentes controladores Feedback (P, PI y PID). De la misma manera  a partir de los datos recaudados se elaboraron graficas que describen el comportamiento de cada controlador.

INTRODUCCIÓN

El objetivo del control automático de procesos es mantener en determinado valor de operación las variables del proceso tales como: temperaturas, presiones, flujos y compuestos. Los procesos son de naturaleza dinámica, en ellos siempre ocurren cambios y si no se emprenden las acciones pertinentes, las variables importantes del proceso, es decir, aquellas que se relacionan con la seguridad, la calidad del producto y los índices de producción, no cumplirán con las condiciones de diseño (Smith & Corripio, 1991).

Dentro de las variables asociadas en el control de procesos se encuentran tres tipos la variable, entre las cuales se encuentra la variable controlada (CV) la cual es la  más importante en el  proceso, ya que de esta depende las características de calidad del producto final requerido; variable manipulada (MV), esta es la condición que se modifica por el controlador automático para que el valor de la variable controlada resulte afectado en la proporción debida y, por último, la variable de perturbación (DV) que es toda variable que tiene influencia sobre la variable controlada pero no puede ser modificada por la variable manipulada en forma directa.

El objetivo de control es mantener la variable de interés, que para este caso será el nivel, en el valor deseado a pesar de cambios de disturbios usando controles feedback P y PI. Para poder realizar la sintonización de los controladores, primeramente se debe identificar la dinámica del proceso y a partir de esto determinar los parámetros de los controladores que se utilizaran en el método de sintonización. El proceso se lleva a cabo buscando la ganancia proporcional por el método de ensayo y error, aplicando un disturbio y observando como el controlador actúa. La forma en la que se usa este método es probando valores de ganancia por encima y por debajo de la seleccionada analizando cómo se afectan las oscilaciones y el error. Luego se cambia el setpoint de un nivel a otro en una misma ganancia observando cómo actúa el controlador.

METODOLOGÍA

Materiales y equipos.

Los materiales y equipos utilizados durante el procedimiento experimental fueron:

• Sensor de nivel ultrasonido.
• Cronómetro.
• Sensores de nivel tipo Switch
• Tanque de almacenamiento de agua.
• Agua potable

Equipo y diagrama del equipo

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Figura 1. Diagrama de equipo de un sistema de control de nivel en tanques en modo interactuante y   no interactuante

Partes del equipo de control de nivel en modo no interactuante.

 Equipo utilizado

Tabla 2. Partes del equipo utilizado

Identificación de variables

Tabla 2. Identificación de variables

Procedimiento

Sistema de tanques en modo no interactuante

1. Se llenó el tanque de almacenamiento TK-04, verificando previamente que la válvula de desagüe del tanque estuviera cerrada (el llenado se realiza de forma manual).
2. Se energizó   la planta por medio del botón de encendido ubicado en el tablero de control (verificar que el botón de emergencia no este presionado).
3. Seguido a esto, se encendió el computador y conectar cable de datos para encender o energizar el tablero de control.
4. Luego, se nos pidió Ingresar el set point y los parámetros deseados al controlador ubicado en el tablero de control (tipo de control P, PI, PID).
5. Se abrieron las válvulas pertinentes que permitan circular el flujo de agua por las tuberías y permitan el llenado de los tanques, en las válvulas #10 y #13 para ambos casos tanto manual como para pc, se mantuvieron a 30% de apertura donde se realiza el control.
6. Se procedió a encender la bomba B-01.
7. Finalmente, se reguló el flujo de entrada al tanque TK-01 por medio de la válvula que lo precede y controlándolo al mismo tiempo por el rotámetro.
8. En el  modo manual el controlador por ser  On/Off solo se introduce  el set point y la ganancia del controlador P

MEJORAS

Dentro de las mejoras al equipo ya que este se encontraba inutilizable por efectos de no uso tenemos las siguientes:

• Mejoramiento del tanque 4 o tanque de almacenamiento, se sellaron algunas fugas y se cambió el fondo por uno sellado totalmente y se adecuo una tapa para evitar que el sucio y larvas de insectos se reprodujeran, esto con el fin de tener el más mínimo desperdicio de agua.
• Mantenimiento a la bomba, se realizó la respectiva limpieza y mantenimiento a la bomba par que esta pudiese arrancar ya que debido el no uso los rodamientos, así como el cableado se sulfato, y esta presentaba la falla de no arrancar. Así como el cambio del switch de esta en la caja de cableado.
• Cableado eléctrico, se realizó la revisión del cableado del tablero de control se organizó y se hicieron algunas conexiones que estaban malas, y daban lectura errónea de datos y no mandaba señal de algunos sistema de control.
• Sellos y juntas, se hizo la revisión de algunos sellos y juntas que estaban cristalizados y generaban fugas

Función de transferencia de la válvula

La válvula utilizada es “SET. REF 2017 de ½” ”, consta de SET4-Serie con Actuador rotativo.

El valor de  que se encuentra en el catálogo es de   [pic 11][pic 12]

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 , es el tiempo de respuesta de la válvula, por lo que[pic 14][pic 15]

Remplazamos

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Función de transferencia del sensor de nivel

El sensor - transmisor utilizado es Carlo Gavazzi modelo UA18CAD22NGTI de detección directa, salida analógica y digital (usando la salida analógica de 4 –20mA) tipo ultrasónico en cual la función de transferencia de este sensor está dada por una función de primer orden:

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